عدم ايجاد صف هاي طولاني و طاقت فرسا براي شارژ خودرو، مكان مناسب و در دسترس مي تواند در ميزان نفوذ اين خودروها، بسيار موثر باشد. در طرح توجیهی احداث جایگاه شارژ برقی خودرو مكان و اندازه ي ايستگاه هاي شارژ سريع خودروهاي الكتريكي با هدف بهينه سازي تلفات شبكه، تلفات مربوط به انرژي اي كه خودروهاي الكتريكي براي رفتن به ايستگاه در زمان نياز به شارژ طي مي كنند، هزينه ي مربوط به زمين ايستگاه شارژ، هزينه ي سرمايه گذاري و همچنين هزينه ي مربوط به انتظار رانندگان در ايستگاه هاي شارژ خودروهاي الكتريكي جهت شارژ خودرو كه نسبت به خودروهاي بنزيني بسيار بيشتر است مورد ارزیابی قرار گرفته است.

ضرورت احداث جایگاه شارژ برقی خودرو

يكي از بزرگ ترين چالش هاي مربوط به شهرهاي بزرگ افزايش گازهاي گلخانه اي ناشي از سوخت بنزيني در خودروهاست. از جمله راه هاي اميدوار كننده براي كاهش آلودگي و امنيت انرژي مربوط به استفاده از خودروهاي الكتريكي به جاي خودروهاي بنزيني است كه پيش بيني شده است تا سال 2020 تعداد اين نوع خودروها به 20 ميليون خودرو برسد.

خودروهاي الكتريكي نه تنها باعث كاهش آلودگي مي شوند بلكه مي توانند با اصلاح پيك بار شبكه، باعث بهبود منحني بار شده و باعث افزايش امنيت شبكه شده و مزاياي اقتصادي فراواني را به وجود آورند. به هر حال مكان و اندازه نامناسب ايستگاه هاي شارژ خودروهاي الكتريكي مي توانند تاثيرات نامناسبي بر روي توسعه خودروهاي الكتريكي در بين افكار مردم، آسودگي و راحتي رانندگان، طرح ترافيكي شهر، تلفات شبكه و حتي باعث خارج شدن ولتاژ برخي گره ها از مقدار مجاز گردند.

شارژ خودروهاي الكتريكي توسط ولتاژي بين 120 تا 240 ولت به شارژ نرمال معروف هستند كه براي شارژ باتري خودرو به چند ساعت زمان نياز دارند و معمولا اين نوع شارژ در خانه ها انجام مي گيرد. يك نوع ديگري از باتري خودروهاي الكتريكي وجود دارد كه توسط ولتاژ 480 ولت شارژ مي گردد، كه اين نوع شارژها به شارژ سريع معروف هستند كه جهت پر كردن باتري به مقدار 80 % به زماني حدود 30 دقيقه نياز دارند و اين نوع شارژها معمولا در ايستگاه هاي شارژ، انجام مي گيرد.

اين نوع ايستگاه ها تا سال 2012 در آمريكا به 13967، در اروپا تا نوامبر 2012 به 15000، و در آسيا تا آخر دسامبر 2011 در ژاپن به تعداد 800 و در چين به 168 رسيده است.

در سال هاي اخير هم در صنعت و هم در بحث آكادميك توجه بيش تري به برنامه ريزي بهينه ي ايستگاه هاي شارژ خودروهاي الكتريكي شده است. فاكتورهاي مختلفي بر روي طراحي ايستگاه هاي شارژ خودروهاي الكتريكي تاثير مي گذارند كه به مسائلي نظير تقاضاي شارژ، روش ذخيره انرژي، عملكرد و مدت زمان شارژ باتري و فاكتورهاي مربوط به محيط ايستگاه شارژ مورد بررسي قرار گرفته است.

روش توسعه جایگاه هاي شارژ به چند دسته تقسيم بندي شده و سپس يك مدل بهينه براي برنامه ريزي ايستگاه هاي شارژ خودروهاي الكتريكي با در نظر گرفتن يك شعاع فاصله اي بين آن ها، ظرفيت و توان شارژ بيش از حد نياز، پيشنهاد شده است.

انواع جایگاه شارژ برقی خودرو

در اين بخش به بررسي اجمالي ايستگاه هاي شارژ در طرح توجیهی احداث جایگاه شارژ برقی خودرو پرداخته مي شود.

جایگاه شارژ برقی خودرو سطح شارژ يك

 در ازاء هرساعت شارژ خودرو مي تواند 2-5 مایل (معادل 3 تا 8 كيلومتر) حركت كند. توان مصرفي اين نوع شارژ 1.4 تا 1.9 كيلووات است. ولتاژمعمول شارژ 120 ولت وبراي شارژ كردن كامل باطري 16 كيلووات ساعت خالي حدود 12 ساعت زمان لازم است. اين نوع ايستگاه هاي شارژ مناسب براي منازل (خصوصي) مي باشد وساختمان آن نيز بصورت ديواريست. با 5 ساعت شارژ شبانه وسيله نقليه مي تواند حداكثر مسافت 40 كيلومتر را طي كند كه اين مسافت بطور معمول بيش از طول مسير رفت و آمد روزانه افراد است.

جایگاه شارژ برقی خودرو سطح شارژ دو

بازاء هرساعت شارژ خودرو مي تواند 10-20 مایل (معادل 16 تا 32 کیلومتر) حركت كند. توان مصرفي اين نوع سطح شارژ 6.3 تا 2.7 کیلو وات است. ولتاژمعمول شارژ 208 تا 240 ولت فازاست و براي شارژ كردن كامل باطري 16 کیلو وات ساعت خالي حدود 5.2 تا 5 ساعت زمان لازم است.

در اينصورت با 5 ساعت شارژ می تواند حداكثر مسافت 160 کیلومتر را طي كند كه اين مقدار براي طي مسافت هاي معمول روزانه رفت و آمد چند روز كافي است. اين نوع ايستگاه شارژ مناسب براي مكان هاي خصوصي و عمومي از قبيل: فضاي باز – فروشگاه هاي بزرگ – مكان هاي تجاري – پاساژهاي بزرگ – پاركينگ ها ي شخصي و عمومي – محل كار – منازل و مكان ها يي است كه امكان شارژ خودرو را فراهم مي كنند.

جایگاه شارژ برقی خودرو - سطح شارژ سه

این نوع شارژر با توان مصرفی 50 کیلووات و ولتاژ تا 500 ولت جریان مستقیم، امکان شارژ باتری خودرو را در زمان کوتاهی فراهم می‌کند:

مدت زمان شارژ: حدود 20 دقیقه برای پر کردن 80٪ ظرفیت باتری (معادل 12 کیلووات‌ساعت برای یک باتری 16 کیلووات‌ساعتی)

برد حرکت: 60 تا 80 مایل (100 تا 130 کیلومتر)

طراحی شارژر:

کامپکت: کلیه سیستم‌ها در یک مجموعه متمرکز شده‌اند.

ادونس: سیستم‌ها و شارژر به صورت جداگانه طراحی شده‌اند.

جایگاه شارژ خودرو برقی بی‌سیم

فناوری شارژ بی‌سیم نسل جدیدی از سیستم‌های شارژ است که نیاز به اتصال فیزیکی را حذف کرده و محدودیت‌های مکانی و زمانی ایستگاه‌های شارژ سنتی را کاهش می‌دهد.

مشکلات روش‌های سنتی: انتظار در صف، اتلاف انرژی، و محدودیت‌های زمان و مکان.

ایده اولیه: استفاده از سیم‌پیچ‌های فرستنده و گیرنده در خودرو و زیر جاده‌ها، که به دلیل هزینه بالا و مسائل سلامتی رد شد.

روش بهینه‌شده: اصلاح سیم‌پیچ‌ها برای کاهش تلفات انرژی و کاهش اثرات مضر میدان‌های مغناطیسی. این سیستم می‌تواند توان خروجی را به صورت دینامیک تنظیم کرده و تنها در نزدیکی خودرو انرژی ارسال کند، که موجب کاهش مصرف انرژی و بهبود ایمنی می‌شود.

شارژ بی‌سیم در حال حرکت

یکی از راهکارهای پیشرفته برای رفع محدودیت مسافت خودروهای برقی و کاهش زمان شارژ، فناوری DEVC یا شارژ الکتریکی دینامیک خودرو است.

ویژگی‌ها:

امکان تغذیه خودرو در حال حرکت.

از بین بردن محدودیت‌های مسافت و کاهش وابستگی به ایستگاه‌های ثابت.

تحقیقات: کمپانی‌هایی مانند Qualcomm در حال توسعه این فناوری هستند که می‌تواند آینده خودروهای برقی را متحول کند.

جایگاه شارژ بی‌سیم در معابر عمومی

این سیستم برای محیط‌های عمومی طراحی شده و با توان 3.3 کیلووات باتری خودرو را شارژ می‌کند. اگرچه این میزان توان برای شارژ شبانه مناسب است، اما به منظور کاربردهای سریع‌تر و کارآمدتر، شارژ بی‌سیم با قابلیت شارژ سریع در آینده توسعه خواهد یافت.

مزایای فناوری‌های جدید

حذف نیاز به اتصال فیزیکی

کاهش زمان شارژ

امکان استفاده حین حرکت

کاهش تلفات انرژی و افزایش امنیت شبکه

فناوری شارژ بی‌سیم و در حال حرکت، آینده‌ای امیدوارکننده را برای گسترش خودروهای برقی به تصویر می‌کشد.

هزینه احداث جایگاه شارژ برقی خودرو

احداث جایگاه شارژ برقی خودرو (EV) بسته به نوع شارژر، مکان و امکانات مورد نظر می‌تواند بسیار متغیر باشد. در ادامه هزینه‌های مرتبط با سه سطح مختلف ایستگاه‌های شارژ توضیح داده شده است:

1- جایگاه شارژ سطح 1 (کندترین نوع)

سرعت شارژ: حدود 4 مایل (6.4 کیلومتر) در هر ساعت شارژ.

هزینه تجهیزات: بین 200 تا 1000 دلار.

ویژگی‌ها:

مستقیماً به پریز استاندارد وصل می‌شود.

برای استفاده خانگی یا مواقعی که زمان زیادی برای شارژ در اختیار است، مناسب است.

هزینه‌های اضافی:  سیم‌کشی برق جدید.

مجوزهای لازم.

به‌روزرسانی شبکه برق.

محدودیت: برای استفاده روزمره و تجاری به دلیل زمان شارژ طولانی کافی نیست.

2- جایگاه شارژ سطح 2 (سریع‌تر و مناسب‌تر برای عموم)

سرعت شارژ: 25 مایل (40 کیلومتر) در هر ساعت شارژ.

هزینه تجهیزات: 1500 تا 5000 دلار.

هزینه‌های نصب:

اجرای سیم‌کشی برق و به‌روزرسانی شبکه.

هزینه نیروی کار و بازرسی.

دسترسی به تابلو برق و آماده‌سازی محل.

کل هزینه: با احتساب تجهیزات و نصب، ممکن است به بیش از 10,000 دلار برسد.

کاربرد: مناسب برای پارکینگ‌های عمومی، فروشگاه‌ها، ادارات، و مجتمع‌های مسکونی.

3- جایگاه شارژ سطح 3 (شارژ سریع DC - پیشرفته‌ترین نوع)

سرعت شارژ: 200 مایل (320 کیلومتر) در 30 دقیقه شارژ.

هزینه تجهیزات:

شروع قیمت از 20,000 دلار.

تجهیزات پیشرفته‌تر با ویژگی‌هایی مانند چند پورت یا ذخیره‌سازی انرژی، می‌توانند بیش از 100,000 دلار هزینه داشته باشند.

هزینه نصب:

برق‌کشی ولتاژ بالا و استخدام برق‌کار متخصص.

حفاری و آماده‌سازی زیرساخت‌های خاص.

رعایت کدهای ایمنی و اخذ مجوز.

هزینه نصب معمولاً تا 100,000 دلار می‌رسد.

کل هزینه: سرمایه‌گذاری کلی برای یک شارژر سطح 3 می‌تواند به 200,000 دلار یا بیشتر برسد.

کاربرد: مناسب برای ایستگاه‌های شارژ عمومی و مناطقی با نیاز به شارژ سریع.

هزینه‌های جاری

برق: هزینه خرید برق از شبکه بسته به مکان و زمان استفاده متفاوت است.

نگهداری: شامل بررسی دوره‌ای، تعمیرات و به‌روزرسانی تجهیزات برای حفظ عملکرد صحیح.

عوامل مؤثر بر سرعت شارژ در جایگاه شارژ برقی خودرو

ظرفیت باتری خودرو

خودروهایی با باتری بزرگ‌تر، زمان بیشتری برای شارژ کامل نیاز دارند.

مثال:

شورولت بولت 2023: ظرفیت باتری 55 کیلووات‌ساعت.

تسلا مدل S 2023: ظرفیت باتری 126 کیلووات‌ساعت.

باتری‌های بزرگ‌تر معمولاً شارژ سریع‌تر را نیز بهتر می‌پذیرند.

توان خروجی جایگاه شارژ

شارژرهای با توان بالاتر (مانند شارژرهای سریع DC) می‌توانند باتری را در زمان کوتاه‌تری شارژ کنند.

محدودیت: وسیله نقلیه تنها می‌تواند تا حداکثر توان پذیرش باتری خود شارژ شود.

سطح فعلی شارژ باتری

شارژ از 20% تا 80% معمولاً سریع‌تر انجام می‌شود.

شارژ از 80% تا 100% به دلیل کاهش سرعت برای حفظ سلامت باتری، زمان بیشتری می‌برد.

توصیه: برای افزایش عمر باتری، از شارژ سریع بیش از 80% خودداری کنید و نگذارید شارژ باتری به کمتر از 20% برسد.

دما

دماهای بسیار گرم یا سرد بر سرعت و کارایی شارژ تأثیر منفی دارند.

راهکارها:

در هوای گرم: پارک در سایه.

در هوای سرد: استفاده از پارکینگ‌های سرپوشیده یا گاراژ.

وضعیت جایگاه شارژ برقی خودرو در ایران

1- زیرساخت‌ها و توسعه

جایگاه‌های شارژ خودروهای برقی در ایران هنوز در مراحل اولیه توسعه قرار دارند.

تعداد محدود ایستگاه‌های شارژ عمومی و فقدان شبکه گسترده برای خودروهای برقی، یکی از چالش‌های اصلی محسوب می‌شود.

2- انواع شارژرهای موجود

شارژرهای سطح 1 و 2: در برخی از مناطق و مجتمع‌های مسکونی، استفاده از شارژرهای کند و خانگی رواج دارد.

شارژ سریع (سطح 3): تعداد کمی از این نوع شارژرها در مناطق پرتردد یا شهرهای بزرگ موجود است.

3- موانع و چالش‌ها

هزینه بالا: تأمین تجهیزات و نصب زیرساخت‌های شارژ سریع به دلیل هزینه بالای تجهیزات و محدودیت‌های ارزی، چالشی بزرگ است.

دسترسی محدود: ایستگاه‌های شارژ به‌طور گسترده در دسترس نیستند، به‌ویژه در شهرهای کوچک و مناطق دورافتاده.

نبود سیاست‌های تشویقی: حمایت دولتی محدود و عدم وجود یارانه یا مشوق برای توسعه این زیرساخت‌ها.

کیفیت برق شبکه: نوسانات در کیفیت برق می‌تواند بر عملکرد ایستگاه‌های شارژ تأثیر بگذارد.

4- فرصت‌ها و راهکارها

گسترش زیرساخت‌ها: توسعه شبکه‌های شارژ عمومی در بزرگراه‌ها، شهرهای بزرگ و مراکز تجاری.

توسعه انرژی تجدیدپذیر: استفاده از انرژی خورشیدی یا بادی برای کاهش هزینه برق.

سرمایه‌گذاری خصوصی: جذب سرمایه‌گذاری خارجی و داخلی برای احداث ایستگاه‌های شارژ سریع و بی‌سیم.

چشم‌انداز آینده

با افزایش محبوبیت خودروهای برقی و فشار برای کاهش آلودگی هوا، ایران نیز می‌تواند در آینده نزدیک شاهد پیشرفت در توسعه زیرساخت‌های جایگاه شارژ برقی خودرو باشد. این امر مستلزم برنامه‌ریزی دقیق، حمایت دولتی و سرمایه‌گذاری‌های کلان است.

این مطلب در جهت آگاهی نسبی سرمایه گذار با طرح توجیهی احداث جایگاه شارژ برقی خودرو نوشته شده است و ارقام سرمایه گذاری تقریبی است.

استفاده از کلیه مطالب این سایت برای عموم آزاد می باشد، فقط در راستای حفظ زحمات تیم تولید محتوی ما خواهشمندیم در صورت برداشت از این محتوی لینک ما را درج نمایید.